Показано, що гравітаційна константаG є складовою константою, містить в собі постійну Планка h, швидкість світла c і інші константи і функціонально з ними пов'язана. Зокрема константа G має функціональну залежність від таких найважливіших фізичних констант:
На основі групи універсальних суперконстант hu, lu. tu. # 945 ;. π отримані 15 еквівалентних формул для обчислення гравітаційної константи G [2,3,5,6]. Знайдене за цими формулами нове значення константи G одно:
G = 6,67286741 (89) • 10 -11 m 3 kg -1 s -2.
Нове значення константи G замість чотирьох цифр містить 9 цифр [2,3,6]. Отримані результати вказують на фундаментальну зв'язок електромагнетизму і гравітації і на існування єдиного онтологічного константного базису, який є основою фізичних і астрофізичних констант.
- НАЙВАЖЛИВІША Константа ФІЗИКИ І астрофізики
- Гравітаційна константа є складовою константою і може бути виражена у вигляді інших фізичних констант
- Отримано 15 еквівалентних формул для обчислення гравітаційної константи.
- Отримані результати вказують на те, що гравітаційна константа не є первинною і незалежної константою.
- Отримано нове розрахункове значення гравітаційної константи, яке на кілька порядків точніше її експериментального значення.
- Найбільш точне значення гравітаційної константи випливає з формули із застосуванням суперконстант hu. lu. tu. # 945 ;. π.
- На роль істинно фундаментальних констант пропонується група універсальних суперконстант hu. lu. tu. # 945 ;. π. які є первинними і незалежними константами.
Більшість фізичних констант пов'язані законами фізики з іншими константами. Це є вирішальним фактором для визначення кожної константи [17]. Однак такі константи як: гравітаційна константа G. відношення мас протон-електрон mp / me. постійна Хаббла H0 вважаються не пов'язана ими взагалі ні з якими іншими константами. Відносно найважливішою фізичної константи G залишається надія на те, що вдасться виявити її зв'язок з чим-небудь в рамках майбутньої єдиної теорії, яка повинна об'єд ініть всі чотири взаємодії.
В [5-12] проведені дослідження константи G і інших фундаментальних фізичних констант. Ставилося завдання виявити константи, які можуть претендувати на роль "істинно фундаментальні" констант. В результаті була відкрита група первинних, незалежних констант, з яких складаються найважливіші фундаментальні константи [2-9]. Таких первинних, незалежних констант п'ять:
Ці п'ять констант є "істинно фундаментальними" константами і мають онтологічний статус. Константи, що входять в цю групу, є первинними і незалежними константами. Щоб підкреслити їх "справжню фундаментальність" вони були названі універсальними суперконстант [2]. Універсальні суперконстанти є наслідком властивостей фізичного вакууму [2 - 12].
Розмірні суперконстанти hu. lu. tu визначають фізичні властивості вакууму і є константами фундаментального стану матерії [3 - 8]. Суперконстанти π і # 945; визначають геометричні властивості простору-часу. Сумою геомет рических (π. # 945; ) І фізичних (hu. Lu. Tu) супер констант представлений онтологічний базис фундаментальних фізичних констант (Рис.1).
Рис.1 Онтологічний базис фундаментальних фізичних констант.
Група, що складається з п'яти первинних суперконстант [2,8], дозволила виявити найважливішу особливість гравітаційної константи G. Виявилося, що ця константа є сос тавной константою і містить в собі постійну Планка h, швидкість світла c, постійну тонкої структури # 945; та інші константи. Таким чином, гравітаційна константа Ньютона функціонально залежна від інших фундаментальних констант. Зокрема, однією з функціональних залежностей є наступна: G = f (h, c, R∞. # 945 ;. π). Подальші дослідження показали, що константа G, як і інші фундаментальні константи, найбільш просто може бути виражена у вигляді єдиної групи констант - універсальних суперконстант [2-9]:
Таким чином, підтверджується підхід А. Пуанкаре, згідно з яким затверджується доповнюваність фізики і геометрії [13]. Відповідно до цього підходу в реальних експериментах ми завжди спостерігаємо якусь "суму" фізики і геометрії. Це означає, що експериментально виміряні значення фізичних констант також повинні містити в собі "щось від фізики" і "щось від геометрії". Як показано в [2 - 8], універсальні суперконстанти є складовими найважливіших фізичних констант. "Щось від фізики" і "щось від геометрії" як раз несуть в собі ці складові (універсальні суперконстанти) своїм складом геометричних і фізичних суперконстант.
3. ЯТНАДЦЯТЬ ЕКВІВАЛЕНТНИХ ФОРМУЛ ДЛЯ ОБЧИСЛЕННЯ константи G.
З наведених формул видно, що константа G виражається за допомогою інших фундаментальних констант дуже компактними і простими співвідношеннями. Всі формули для гравітаційної константи зберігають когерентність. У числі констант, за допомогою яких представлена гравітаційна константа, використані такі константи: фундаментальний квант hu, швидкість світла c. постійна тонкої структури # 945; , Постійна Планка h. число π, фундаментальна метрика простору-часу (lu, tu). елементарна маса me, елементарний заряд e, велике космологічне число Do [2, 14], одиниці планка довжини lpl. маси mpl. часу tpl. Це вказує на єдину сутність електромо агнетізма і гравітації і на існування єдиного фундаментального базису у всіх фізичних констант. Це ж підтверджують п'ять наведених нижче додаткових формул.
Використовуючи константи h, c, R∞. # 945; π, отримаємо наступну формулу:
G = з 3 # 945; 5/8 πh R∞ 2 D 0
Використовуючи константи hu. c, # 945 ;. mpl. пол вчимо наступну формулу:
Використовуючи константи lu, магнетон Бора # 956; B, me, # 945 ;. π, отримаємо наступну формулу:
Використовуючи константи lu, постійну Хаббла H, tu. hu, # 945 ;, отримаємо наступну формулу:
Всі 15 формул є еквівалентними. Відзначимо, що кожна з 14 формул допускає редукцію до формули:
Таким чином, формули показують, що гравітаційна константа G не є незалежною. Вона пов'язана з найважливішими фундаментальними конста нтамі.
4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ЗНАЧЕННЯ константи G.
Значення G було визначено вперше англійським фізиком Г.Кавендиш в 1798 р на крутильних вагах шляхом вимірювання сили тяжіння між дво ма кулями. Значення, отримане Г.Кавендиш:
G = 6,740 (50) • 10 -11 m 3 kg -1 s -2.
У наступні роки вимірювання гравітаційної константи тривали. У 1982 році G.Luther і W.Towler отримали значення [20]:
G = 6,67260 (50) • 10 -11 m 3 kg -1 s -2.
Значення гравітаційної константи, рекомендоване Комісією з фундаментальних фізичних констант CODATA в 1986 р
G = 6,67259 (85) • 10 -11 m 3 kg -1 s -2.
G = 6,67290 (50) • 10 -11 m 3 kg -1 s -2.
G = 6,673 (10) • 10 -11 m 3 kg -1 s -2.
5. НОВЕ ЗНАЧЕННЯ константи G. ОТРИМАНЕ РОЗРАХУНКОМ.
Використовуючи наведені вище формули, значення гравітаційної константи можна отримати розрахунком. При цьому точність її можна підвищити відразу на кілька десяткових знаків і наблизити до точно сти електромагнітних констант. Всі наведені вище формули дають нове значення константи G. яке за точністю на чотири порядки (!) Вище прийнятого на сьогодні значення. Наибол її точне значення гравітаційної константи можна отримати на основі використання наступних фізичних констант: швидкості світла у вакуумі c. постійної Планка h. постійної Рідберга R∞, постійної тонкої структури # 945; , Числа π. Таке ж точне значення гравітаційної константи виходить при использ ованія універсальних суперконстант (hu, lu. Tu. # 945 ;. π). Нове значення константи G містить 9 цифр [2]:
Таким чином, більш ніж за 200 років свого існування гравітаційна константа пройшла кілька етапів, на яких її значення вважалося різним:
Значення гравітаційної константи, отримане розрахунком за наведеними вище формулами, виявилося найбільш точним.
6. ПОРІВНЯННЯ розрахункових ЗНАЧЕНЬ константи G
Всі наведені 15 формул дають практично однакові значення гравітаційної постійної. Відхилення дуже незначні і спостерігаються в сьомому-дев'ятому знаках, що пов'язано з різною точністю тих Констан т, за допомогою яких представлена гравітаційна константа G.
У міру того, як буде зростає точність рекомендованих значень констант, можна буде з ще більшою точністю обчислювати значення грав ітаціонной константи G. Відзначимо, що для цього достатньо мати більш точні значення двох констант - h і # 945; [16].
У таблиці наведено експериментальні результати [20] і розрахункові значення константи G. отримані за наведеними вище формулами:
Ким і коли отримано
6,6728674 (11) • 10 -11 m 3 kg -1 s -2
13. Пуанкаре А. Наука і гіпотеза. Пуанкаре А. Про науку, М. тисячу дев'ятсот вісімдесят три.
16. Косінов Н.В. Глобальна взаємозв'язок фундаментальних фізичних констант
Розрахункові значення інших фундаментальних констант можна знайти на сайтах: